JPS62290041A - ジヤイロトロン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、核融合炉のプラズマなどを加熱する電磁波ビ
ームを発生するジャイロトロン装置に関する。

（従来の技術） 従来のジャイロトロン装置は、第４図に示すように、電
子ビームのＺ方向に発生する電子銃ｌとこの電子銃ｌか
ら発射された電子ビームにサイクロトロン運動を起こさ
せる磁気コイル２と、この電子ビームから得られる電磁
波を共振させて電磁波のみを出力する出力部３とで主に
構成されている。

電子銃ｌは電子放出帯４を設けた陰極５と、この陰極５
に同軸状に対抗配置された第１の陽極６と、この第１の
陽極６で、陰極５より引出された電子をＺ方向に導き、
第２の陽極７によって中空の電子ビーム８を発生するよ
うに構成されている。

尚、電子銃１は、各電極５，６．７に、それぞれの間を
絶縁する絶縁体９・・・と、それぞれの間に電圧を印加
する電源１０１１１が設けられ、電子ビーム８を整形す
る電子銃コイル１２が配置されている。

出力部３は、＠２の陽極７と同電位の共振部１人出力Ｍ
ｅ部１４、ビームコレクタ部１５および出力導波部１６
と電気的に分離し電磁波のみを通すセラミック製の出力
窓とで主に構成されている。

すなわち、電子銃１から出力部３に導出された電子ビー
ム８は、磁気コイル２により生じる電子振動を共振部１
３で共振させて所定の電磁波となるように整合部１４で
整合して出力窓１７を介して導波部１６に電磁波のみを
出力するように動作する。共振部１３および整合部１４
を通過する電子ビームは、ビームコレクタ部１５の壁面
に衝突し熱に変換される。この時の熱は、出力部３の壁
面に設けた冷却水の流通する冷却装置１８によって冷却
される。また、電子銃１および出力部３の内部は真空に
なっている。

このように構成された従来のジャイロトロン装置であっ
ては、扱う電子共鳴の周波数が高いために共振部の寸法
を大きく取れず、共振器壁面で生じる過大なジュール熱
のために、大出力の装置を作ることが困難であった。故
に、核融合装置のプラズマを加熱する為には、極めて多
数の装置を配置しなければならないなどの欠点があった
。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、従来技術では為し得なかった核融合装置のプ
ラズマ加熱に応用できるような高周波で、かつ大出力の
電磁波ビームを高効率で発生するジャイロトロン装置を
提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述した問題点を解決するために、中空状の電
子ビームを放出する電子銃と、この電子銃から放出され
た電子ビームにサイクロトロン運動を生起させるための
磁場を発生する磁場発生手段と、上記電子ビームのビー
ム軸方向に単数または複数個の円環状ミラーを配置して
おり、上記磁場中を電子ビームが通過する際に生じる電
磁波を準光学的に反射させて共振させる進光学的な共振
器を有し、この共振器を構成するミラーの一つに放射状
スロット列が設けられこの放射状スロット列より中空の
電磁波ビームを出力する準光学的なジャイロトロン装置
において、上記スロットの幅をスロットに沿って変化さ
せるように形成した。

（作用） 本発明は複数個の円環状ミラーからなる光学系を有する
準光学的なジャイロトロンにおいて、共振器より電磁波
ビームを出力するために、共振器を構成する円環状ミラ
ーの一つに設けた放射状スロット列のスロット幅をスロ
ット方向に変化させ。

またスロット列を有するミラーの厚みをスロットの方向
に変化させて、一様な電磁波透過率を持つようにするこ
とにより、乱れのない電磁波ビームの伝送を得て、効率
良くビームを出力する。

（実施例） 以下１本発明の一実施例を詳細に説明する。

本発明によるジャイロトロン装置は、１を磁波を光学的
に扱うので準光学的ジャイロトロン装置と称し、第１図
に示すように、電子ビーム１を発生するマグネトロン型
電子銃２と、この電子銃２よシ発射する電子ビームをガ
イドする磁場を発生する磁気コイル３，４と、電子ビー
ム１が磁場内を通過するときに生じる電磁波のうち、こ
の電子ビーム１の走行軸に対して径方向に放射された電
磁波５を準光学的に共振し増幅する共振部６と、この共
振部６で得られた電磁波５を出力方向６に伝送する伝送
部７とが設けられている。共振部６は。

電子ビーム１から径方向に放射される電磁波５を電子ビ
ーム１の放射方向に屈曲させる丸めの環状の共振用軸対
称ミ□ラー８と、このミラー８で反射した電磁波５の一
部は共振のため反射し、一部は方向を変えずに透過する
機能を有する環状の軸対称部分透過ミラー９とで構成さ
れている。

伝送部７は、部分透過ミラー９を通過した電磁波を電子
ビーム１の放射方向に反射しながら伝播させるよう構成
した複数の電磁波伝送用軸対称ミラーＩＯとで主に構成
されている。

このジャイロトロン装置は、その内部は真空状態となっ
ていて、出力端は図示しない従来同様の出力電磁波のみ
を出力するよう［、、セラミック製の出力窓が設けられ
ている。また、図示しないが雷、子ビームダンプ２５な
ど、使用済みの電子ビームのエネルギが熱に変換されて
加熱される部分には水冷却装置が設けられている。また
、各ミラー８．１０は、Ｘ空容器３１の内壁に固定され
、その配置間隔は図示しない環状のスペーサで位置規制
されている。

電子銃２は、従来同様の電源からの電圧によって環状の
電子ビーム１を発生するもので、マグネトロン型が好ま
しいが、特に限定されない。磁気コイル３．４は電子銃
２、共振用軸対称ミラー８゜軸対称部分透過ミラー９を
各々覆うように複数のコイルで構成しているが、単一の
コイルを用いて構成してもよく、シかも、超電導コイル
でも常電導のコイルでも、また永久磁石であっても所定
の磁場を発生できるものであれば良い。

共振部のミラー８，９は銅製の円環で、これを抜き出し
示すと＠２図のようになり、ミラー８は電子ビーム１の
軸中心に焦点Ｓ１を有する立体放物面の一部の曲面で形
成され電磁波５をＺ方向に反射する凹面鏡Ｍ１となって
いる。ミラー９はミラー８に対面する表面がドーナツツ
状に全周にわたって凹面鏡となっていて、径方向ｒに放
射する電磁波をミラー８を介して反射させて発振させ。

増幅する。このミラー９には増幅された電磁波５を、部
分的に透過させる多数のスロット１１が放射状に形成さ
れている。

このスロット１１は、その平面および断面を拡大して示
すと第３図のようになり、内周部より外周部の方が広い
スロットになっている。

１！磁波伝送用軸対称ミラーｌＯは、所定の角度の反射
面を有する銅製のリングで５部分透過ミラー９から透過
した電磁波を目標に伝送させ集束させるもので、その断
面形状は次のミラーに焦点を合せた断面楕円面を有する
もので、その電磁波の伝送経路は、第１図に矢印線で示
すように電子ビーム１Ｏｔｔａ波５は部分透過ミラー９
で発振させ増幅してミラー１０の方向に透過させ、電子
ビーム１の軸方向に電磁波を出力方向に伝播させるが。

特にこの電磁波を利用して加熱させる加熱対象。

例えばプラズマに一つの焦点を合せるように形成されて
いる。

電子ビーム１は円環状ミラー８内で径方向に伝播する電
磁波と相互作用とし、その結果、電子の運動エネルギが
電磁波のエネルギに変換され、共振器内で生成した電磁
波は上記放射状スロット１１より共振器外に取υ出され
る。この時、スロット１１がこれに沿って一様な透過率
を有していなければ共振器外に出た電磁波ビームの分布
が乱れ、回折損失が大きくなって効率よく伝送できない
。

そこで、スロットの幅を第３図のように径方向（スロッ
トの方向）に変化させるか、または、ミラー４の厚みｄ
を径方向に変化させることによってスロットの透過率を
一様にする。こうしてスロット列よシ放射させた中空の
電磁波ビーム５を複数個の円環状ミラー１０によって反
射させながら目標まで伝送する。なお、このスロット１
１の形状は、ミラーの形状、他のスロットとの間隔、ス
ロットの厚みの３つのファクターに、よって決定される
。

〔発明の効果〕

本発明によれば共振器内で生成された電磁波と同じ分布
を有する電磁波ビームを放射状スロットよシ共振器外へ
出力でき、その伝送が容易となることから高効率の電磁
波ビーム出力が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のジャイロトロン装置を示す断面図、第
２図は本発明の実施例の要部を示す一部切欠斜視図、第
３図は軸対称部分透過ミラーを示す平面および断面図、
第４図は従来のジャイロトロン装置を示す断面図である
。 １・・・電子ビーム、２・・・電子銃、３，４・・・磁
気コイル、８・・・共振用軸対称ミラー、９・・・軸対
称部分透過ミラー、１０・・・電磁波伝送用ミラー、１
１・・・スロット。 代理人　弁理士　　　則　近　憲　右 同　　　　　竹　花　喜久男 αυ 趣 框 夕 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空状の電子ビームを放出する電子銃と、この電
   子銃から放出された電子ビームにサイクロトロン運動を
   生起させるための磁場を発生する磁場発生手段と、前記
   電子ビームのビーム軸方向に単数または複数個の円環状
   ミラーを配置しており、上記磁場中を電子ビームが通過
   する際に生じる電磁波を準光学的に反射させて共振させ
   る準光学的な共振器を有し、この共振器を構成するミラ
   ーの一つに放射状スロット列が設けられこの放射状スロ
   ット列より中空の電磁波ビームを出力する準光学的なジ
   ャイロトロン装置において、前記スロットの幅をスロッ
   トに沿って変化させるよう形成したことを特徴とするジ
   ャイロトロン装置。
2. （２）放射状スロット列付ミラーの厚みをスロットの方
   向に変化させて形成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のジャイロトロン装置。
3. （３）部分透過ミラー体を電磁波の入射方向に向かつて
   断面凹レンズ状の環状導電性ミラーとしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のジャイロトロン装置。
4. （４）部分透過ミラー体の透過部を、電子ビームの軸線
   方向に対し放射状に複数個設けたスロットとしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載載のジャイロトロ
   ン装置。